Las plantas de arroz evolucionan para adaptarse a las inundaciones

Las variedades de arroz conocidas como "arroz de aguas profundas" han desarrollado una estrategia única para garantizar su propia supervivencia en terrenos que pasan mucho tiempo inundados.

El arroz de aguas profundas crece normalmente en aguas poco profundas, pero en las fuertes inundaciones aumenta su altura en función del incremento del nivel del agua, para permitir a las plantas soportar largas inundaciones.

Las plantas de arroz evolucionan para adaptarse a las inundaciones

Un equipo de investigación formado por Takeshi Kuroha, de la Universidad de Tohoku, en Japón; Motoyuki Ashikari, de la Universidad de Nagoya, también en Japón, y Susan R. McCouch, de la Universidad de Cornell, Estados Unidos, y colegas en Japón y Estados Unidos, descubrió un gen en el arroz que es crítico para su supervivencia en condiciones de inundación. También han arrojado luz sobre su función molecular y su historia evolutiva.

Según un comunicado de la universidad, el grupo de investigación identificó el SD1 (SEMIDWARF1), como un gen clave responsable de la respuesta del arroz en aguas profundas. El SD1 codifica una enzima de biosíntesis de la giberelina, una hormona vegetal. El gen orquesta la respuesta de arroz en aguas profundas a través de un único alelo que obtiene esa función.

Cuando está sumergido, el arroz acumula etileno, una hormona vegetal gaseosa. El arroz de aguas profundas amplifica un retransmisor de señalización en el que el gen SD1 se activa transcripcionalmente por un factor de transcripción sensible al etileno, OsEIL1a.

El arroz de aguas profundas crece normalmente en aguas poco profundas, pero en las fuertes inundaciones aumenta su altura en función del incremento del nivel del agua, para permitir a las plantas soportar largas inundaciones.

Impulso del crecimiento vertical de la planta

La proteína SD1 resultante dirige una mayor síntesis de giberelinas, principalmente una de las especies de giberelinas, GA4, que promueven el crecimiento vertical en la planta. Un análisis más detallado reveló que esta variación funcional condicional evolucionó primero en un ancestro silvestre y luego fue un objetivo de selección durante la domesticación de arroz cultivado adaptado a ambientes de aguas profundas en Bangladesh.

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El gen SD1 es conocido como el gen de la Revolución Verde en el arroz, donde un alelo de pérdida de función de SD1 confiere una altura corta de la planta, brinda resistencia al alojamiento y aumenta el índice de cosecha, generando mayores rendimientos de grano bajo sistemas agrícolas de alta contribución.

Un alelo transcripcional que aporta esa función del mismo gen permite que el arroz de aguas profundas se adapte a la inundación a través de la respuesta fenotípica opuesta: un incremento en la altura de la planta, según el estudio, que se publica en 'Science'. La capacidad de SD1 para desempeñar funciones tan diversas en el arroz cultivado pone de relieve la plasticidad inherente de la respuesta de la planta a su entorno.

"Los fenómenos meteorológicos extremos causados por el cambio climático podrían afectar a la producción de alimentos en todo el mundo --subraya Kuroha--. Los agricultores necesitarán diversificar sus métodos y la variación genética críptica que se encuentra en los genes del arroz silvestre puede ofrecer soluciones adaptativas para cultivos resistentes y crecientes".

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